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Veröffentlicht von:Reiner Neller Geändert vor über 10 Jahren
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10. Massen 10.1. Das Higgs-Boson 10.1.1. Spontane Symmetriebrechung
Problem: SU(2)LU(1)Y masselose Eichbosonen W, Z, Zusätzlicher Klein-Gordon-Massenterm zerstört Eichsymmetrie Lösung: Spontane Symmetriebrechung durch eichinvariantes Higgs-Potential Higgs-Mechanismus zur Erzeugung massiver Teilchen
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Klassisches Analogon: Knick-Instabilität des elastischen Stabes
F Fc x-Mode y-Mode (x,y) (0,0) -Mode F Fc r-Mode (x,y) (v,0) Phasenübergang bei F Fc x y Vel x y Vel
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10.1.2. c) Experimentelle Suche am LHC
LHC: pp bei (ab 2010), (ab 2015) g H Gluon-Fusion (dominant) Vektorboson-Fusion H q W, Z begleitende Produktion H Higgs-Strahlung g t t - Fusion
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Higgs-Verzweigungsverhältnisse vs. Higgs-Masse
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Wichtigste Higgs-Zerfallskanäle am LHC:
H mH ≲ 150 GeV: mH ≳110 GeV H H mH 110 200 GeV
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Ausgeschlossen: mH 111–122 und mH 131–559 GeV
Kombinierte ATLAS-Grenzen auf ? Ausgeschlossen: mH 111–122 und mH 131–559 GeV
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Entdeckung eines neuen Bosons (Juli 2012):
ATLAS CMS Neues Boson mit Spin 0 oder 2 bei GeV!
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Bestätigung des Signals!
ATLAS CMS Bestätigung des Signals!
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Bestätigung des Signals!
ATLAS CMS Bestätigung des Signals!
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Kompatibel mit Higgs-Bosons des Standardmodells?
Likelihood-Analyse der Zerfallswinkelverteilung JP = 0+ Kopplungsstärken im Rahmen der Fehler wie im SM Ja, es ist wohl ein Higgs-Boson! Im Rahmen der Fehler ist es kompatibel mit dem Higgs-Boson!
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10.2. Neutrinomassen und Neutrinooszillationen
Standardmodell enthält noch unnötige Annahmen: Leptonzahlen sind einzeln erhalten Neutrinos werden künstlich exakt masselos gesetzt Experiment a) und b) verletzt! CKM-Formalismus auch für Leptonen (Neutrinos) Flavour-Dynamik und Leptonzahl-Dynamik Flavour-Oszillationen und Lepton-Oszillationen genauer Neutrino-Oszillationen CP-Verletzung auch im Neutrino-Sektor
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Analogon zum Cabibbo-Winkel
Beispiel: Betrachte nur zwei Neutrino-Sorten: Massen-Eigenzustände 1, 2 Massen m1, m2 Schwache Eigenzustände e, z.B. via Unitäre Transformation: Analogon zum Cabibbo-Winkel
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Solare Neutrinos Fusionszyklen hoher Neutrinofluss von der Sonne schwache WW
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Detektormaterial 37Cl (Reinigungsmittel):
Argonnachweis: -Strahlung nach K-Einfang Davis-Experiment: 500 Tonnen Detektormaterial 1-3 Reaktionen pro Monat Resultat: e-Fluss ⅓ FlussTheorie Mögliche Gründe: Sonnenmodell falsch? Berechneter Neutrinofluss ist extrem sensitiv auf Kerntemperatur der Sonne! Neutrinooszillationen?
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Solarkonstante (direkt messbar) pp-Zyklus
GALLEX-Experiment (Gran-Sasso-Tunnel bis 1997) erstmals sensitiv auf pp-Neutrinos! Germanium-Nachweis: -Strahlung nach K-Einfang Resultat: e-Fluss ⅔ FlussSolarkonstante Nachweis aller Neutrinosorten: SNO-Experiment Resultat: Fluss(e,,) FlussTheorie Fluss(e) FlussTheorie Neutrinooszillationen!
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10.2.3. Atmosphärische Neutrinos
Super-Kamiokande-Experiment: Untergrund Wasser-Cherenkov-Detektor Č-Licht e Č-Licht e.m. Schauer Juni 1998: Definitiver Nachweis von Neutrinooszillationen verschwinden, e werden nicht zusätzlich erzeugt also: oder X 90% C.L.: Dezember 2002: Nobelpreis (für astrophysikalische Neutrinos)
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p N Pionen ( Kaonen Kernfragmente … )
Herkunft atmosphärischer Neutrinos: Wechselwirkung hochenergetischer kosmischer Strahlung (Protonen, Kern) mit Atomkernen der Erdatmosphäre p N Pionen ( Kaonen Kernfragmente … ) Ladung 1 Ladung 0 oder 1 e.m. Sub-Schauer in Atmosphäre Grobe Erwartung:
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Beobachtung: Zenitwinkelabhängigkeit
Erde Detektor -Erzeugung -Erzeugung -Oszillation auf dem km langen Weg durch die Erde
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Ausschlussgrenzen für spezifische Oszillationskanäle
95% CL Konturen für beobachtete Oszillationen
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